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γ'沉淀硬化镍基高温合金Waspaloy的应力破断模型与显微组织演变
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司
更新时间：2013-07-22
Waspaloy是一种γ'沉淀硬化镍基高温合金，不仅具有良好的强度和韧性，还在1033K（760℃）具有出色的抗拉强度和较长的应力破断寿命，在1143K（870℃）具有良好的抗氧化性，广泛应用于航空航天和石油化工设备和各种高温部件。
应力破断性能是高温材料的重要评估参数，为研究材料的应力破断性能及相关显微组织演变，科研人员从服役60,000小时的Waspaloy燃气轮机涡轮盘上取样，在温度923K至1088K（650℃至815℃）、应力150至840MPa之间进行多次试验，对比分析了材料的应力破断性能、显微组织演变和断裂行为。结果表明：
1）该涡轮盘材料仍具有出色的结构稳定性，无性能退化；
2）在923K（650℃）进行应力破断试验，可观察到γ'沉淀和晶界随应力发生细微变化。在973K（700℃），次生γ'沉淀随应力破断寿命变得不稳定，部分生长，部分溶解。当温度升高到1033K（760℃），初生γ'沉淀的粗化和晶界宽度的增加变得较为明显。当温度达到1088K（815℃）时，显微组织的不稳定性迅速提高，导致断裂加速；
3）在该应力破断试验条件下，共获得4组不同的断裂机理。在低温[≤923K（650℃）]和高应力下，试样发生穿晶蠕变断裂。在高应变速率、高温和高应力下，试样发生动态断裂。随着应力逐渐减小，可观察到过渡性的穿晶和晶间蠕变断裂混合发生。当应力较小时，试样发生晶间蠕变断裂。晶间蠕变断裂受低温条件下的晶界滑移控制，同时由于高温条件下显微组织的不稳定性，晶间空隙成核并生长，晶间蠕变断裂同样受其控制；
4）绘制出Waspaloy在该应力与温度范围内的断裂机理图，并建立断裂模型，将不同应力破断条件下的断裂行为与显微组织演变联系起来，并通过Larson–Miller参数法估算该材料的长期应力破断寿命可达105h。
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